„Když je nejhůř, zeptejte se hvězd,“
poradili by nám věštci. Proč to tedy nevyzkoušet i v případě zhoubných
nádorů? Nelekejte se, nebudeme tu vyčítat moudra z horoskopů – zůstaneme
na čistě vědecké rovině. Co má ale astronomie společného s rakovinou?
Přece rentgenové paprsky. Díky novému objevu amerických vědců, můžeme
nyní nebezpečný i užitečný druh světla, které je ve vesmíru vyzařováno z
hvězd či černých děr, využít k diagnostice i léčbě nádorů.
O vážnosti nádorových onemocnění netřeba
jakkoliv pochybovat. Bohužel ale i samotná léčba většinou představuje
nemenší utrpení. Například taková radioterapie. Zářením je zasažen nejen
vlastní nádor, ale i zdravá tkáň, a celé tělo je tak vystaveno další
zbytečné zátěži! Najít způsob, jak léčit rakovinu bezpečněji a šetrněji,
je tedy cílem zkoumání řady vědců. A s jedním zajímavým řešením přišli i
astronomové.
Sultana Naharová a Anil Pradhan z
astronomické sekce Státní univerzity Ohio v USA představili na nedávném
Mezinárodním sympoziu o molekulární spektroskopii koncept zcela
revolučního záření, které vyvíjejí ve spolupráci s onkology a lékařskými
fyziky. Jednou by mohlo ničit nádory efektivněji než současná terapie,
ovšem nepoškozovat přitom ostatní tkáň a znatelně redukovat množství
záření, které pacient musí snést.
Inspirující dalekohled
S výzkumem astronomové začali už v roce
2004. Inspirovala je zkoumání záření černých děr a kvazarů během práce
pro rentgenovou vesmírnou observatoř Chandra.
Ke snímání rentgenového záření, tedy
světla takové vlnové délky, v níž je pro naše oči i optické dalekohledy
neviditelné, má rentgenový dalekohled dvě základní složky – zrcadlo a
detektor. Zrcadlo směruje rentgenové paprsky směrem k detektoru, který
je tvořen stovkami drobných křemíkových pixelů. Absorpce rentgenového
záření detektorem navíc způsobí, že se z atomů křemíku začnou uvolňovat
elektrony. Po rozkmitání se osvobodí od svých oběžných drah kolem jader a
vytvoří okolo atomu elektricky nabitý plyn.
Jak ve vesmíru, tak i v těle
Co ale na tomto procesu Naharovou a
Pradhana tolik zaujalo? Pokud něco takového proběhne v lidském těle a
vyvržené volné elektrony se dostanou k nádoru, mohou ho zničit. Přestože
mají nízkou energii, při velkém počtu začnou doslova bombardovat blízké
zhoubné buňky a rozbíjet jejich DNA.
Astronomové z Ohia se tedy se svým týmem
pustili do zkoumání toho, jak na rentgenové záření reagují různé
chemické prvky. Zjistili, že když jsou především kovy vystaveny
rentgenovému záření o určité konkrétní frekvenci, dochází k maximu
uvolněných elektronů. Tyto úzké frekvenční oblasti, při kterých bude
absorpce rentgenového záření nejefektivnější, stanovili postupně u řady
prvků za použití spektroskopie – metody která studuje interakci hmoty a
vyzářené energie.
Sázka na drahé kovy
Skutečný zlomový moment výzkumu nastal
ve chvíli, kdy se Pradhan se setkal se svým dlouholetým přítelem,
lékařským fyzikem z Univerzity Thomase Jeffersona ve Filadelfii. Yan Yu
mu vyprávěl o tom, jak hledá způsob lepšího zacílení záření při léčbě
rakoviny, a Pradhan zas poreferoval o objevu frekvenčních oblastí pro
maximální absorpci rentgenového záření různými prvky. Zrodil se společný
projekt s názvem Resonant Nano-Plasma Theranostics (RNPT).
Pro prototyp zařízení pro léčbu rakoviny
zvolili vědci zlato a platinu. Jako prvky s velkým protonovým číslem
(78 a 79), a tedy i mnoha elektrony v atomu mohou být účinné proti
zhoubným buňkám. Počítačové simulace naznačují, že vystavení jediného
atomu zlata nebo platiny malé dávce rentgenového záření o určité
frekvenci vyprodukuje více než 20 volných elektronů.
Nanočástice vyšleme do boje
Zatím to vypadá možná jako pouhá teorie. Jak má ale takové zařízení k
efektivnímu a šetrnému zabíjení rakovinových nádorů vypadat v praxi?
Nanočástice zlata nebo platiny se umístí do těla pacienta, a to přímo do
místa nádoru. Půjde o jakési inteligentní implantáty – když se k nim
vyšle dávka rentgenového záření, začnou chrlit „agresivní“ elektrony.
Nádor by měl být postupně zcela vymýcen.
„Když jsou při léčbě využity
nanočástice z těžkých prvků, tedy zlata či platiny, rentgenové záření
zabije více zhoubných buněk, než když působí samostatně,“
vysvětluje v popisu projektu Sultana Naharová. Větší šetrnost terapie už
jde ruku v ruce. Bez nanočástic rentgenové záření prochází všemi částmi
těla, které mu přijdou do cesty. Tedy i zdravou tkání, na níž nemá
žádný léčebný efekt, ale naopak ji poškozuje. S léčbou pomocí RNPT však
zůstanou zdravé buňky nepoškozeny.
Revoluce za dveřmi?
Zatím tedy dvojice astronomů představila
návrh prototypu zařízení, které bude generovat rentgenové záření o
určité klíčové frekvenci, vedoucí k uvolňování maximálního množství
elektronů z atomů těžkých kovů. Dalším krokem bude dané zařízení
vyrobit. Poté ještě vyvinout inteligentní nanočástice ze zlata a platiny
a vymyslet způsob, jakým mohou být doručeny do nádoru.
Přestože je realizace léčby rakoviny
inspirované hvězdami ještě daleko, výzkumný tým už vidí pro novou metodu
další využití. Zlom k lepšímu by totiž mohla znamenat i pro
diagnostické snímkování. Zatímco dnešní rentgenové přístroje vysílají
plné spektrum rentgenových paprsků, RNPT bude používat pouze přesně
vymezenou frekvenci a pacient tak bude vystaven menšímu množství záření.
Stejným způsobem, jako rentgenový dalekohled snímkuje hvězdy a další
nebeská tělesa, mohou lékaři na základě uvolněných elektronů
identifikovat obrysy nádorů.
Lenka Brabcová
Kdyby nám náhodou nepomohly hvězdy, obraťme se do jiných oblastí našeho přírodního světa. Ve zkratce vám představujeme některé z dalších nejnovějších objevů pro léčbu rakoviny.
Inspirace se hledají ve fauně i flóře
Rada od zvířat
Na konci loňského roku oznámil
mezinárodní tým vědců z Harvardovy univerzity, že přečetl kompletní
genom (veškerou genetickou informaci) rypoše lysého. Jaký je přínos
tohoto počinu pro rakovinu? Před dvěma lety byl u tohoto nehezkého
zvířátka objeven gen, který brání jeho buňkám v nekontrolovaném dělení a
chrání ho tak před rakovinou. Přijdou vědci v budoucnu na to, jak
rypošův kouzelný gen napodobit?
První pomoc od rostlin
Čeští vědci z Akademie věd ČR a
Univerzity Palackého v Olomouci společně se Španěly z Universidad de
Málaga nedávno ohlásili objev nové protinádorové látky na bázi výtažku z
bodláku ostropestřce mariánského. Nový lék má ničit cévy, které nádory
zásobují živinami a kyslíkem. Ty tak přestanou růst a odumřou. I když
vývoj léčby ještě asi chvíli potrvá, už teď je jasné, že bude šetrnější
než klasická chemoterapie.
Záchranné světlo
„Rakovinu může vyléčit infračervené světlo,“ tvrdí američtí vědci z
Národního institutu pro rakovinu. Celá metoda spočívá v tom, že
pacientovi budou podány protilátky, které se zachytí na proteinech
rakovinotvorné buňky. Když se za nimi vyšle infračervené světlo (umí
proniknout hluboko pod kůži), lék se aktivuje a začne pracovat na
umoření nádoru. Výhodou infračerveného světla je to, že nijak neohrožuje
zdravé buňky. Během experimentů na myších se při použití této metody
nádory podstatně zmenšily. Uvidíme, co výzkum přinese dál.
Žádné komentáře:
Okomentovat